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Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von zwei oder mehreren mit Flüssigkeitsdruck
betätigten Arbeitszylindern Es ist bekannt, zur Erzielung einer höhen Formenschließkraft
bei mit Flüssigkeitsdruck betätigten Spritz- und Preßgutmaschinen einen Druckverstärker
zu verwenden und kurz vor dem Gießvorgang den Druck im Schließzylinder auf ein Mehrfaches
zu erhöhen, der bis dahin nur unter dem Einfluß des Druckflüssigkeitsspeichers stand.
Die Arbeitsbewegungen des Druckverstärkers und des Preßzylinders werden gemeinsam
durch ein hilfsgesteuertes Schieberventil überwacht, dessen Kolben bei seiner in
axialer Richtung erfolgenden Bewegung nacheinander zuerst Steuerkanäle freigibt,
welche das Druckwasser dem Druckverstärker zuführen, wodurch der Schließzylinder
unter den erhöhten Druck gesetzt wird, und dann solche Kanäle, welche das Druckwasser
zum Preßzylinder leiten, um den Gießvorgang durchzuführen. Das Schieberventil muß
dabei sehr rasch bewegt werden, damit die Steuerkanäle ;ebenfalls rasch freigegeben
werden; andernfalls, also bei schleichender Kanaleröffnung, treten hohe Drosselverluste
auf, so daß die Bewegungen in dem gesteuerten Arbeitszylinder nicht, wie erforderlich,
plötzlich, sondern mit langsam ansteigender Geschwindigkeit vor sich gehen, was
unerwünscht ist.
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Die Zeit, welche zwischen der Eröffnung der Kanäle für den Druckverstärker
und jener für den Preßzylinder verstreicht, sei in der Folge als Vorlaufzeit bezeichnet.
Sie ist wegen der geforderten sehr raschen Bewegung des Schieberventils und des
zur Verfügung stehenden kurzen Weges sehr kurz. Während der Vorlaufzeit muß der
Druck im Druckverstärker seine volle Höhe erreicht haben, damit auch bei Beginn
des Gießvorganges die Form mit entsprechender Kraft geschlossen gehalten wird. Zu
dieser Drucksteigerung ist eine bestimmte Zeit notwendig, die in sehr vielen Fällen
länger ist als die bei den bekannten Vorrichtungen vorhandene Vorlaufzeit, so daß
die erforderliche Druckerhöhung im Schließzylinder noch nicht erreicht ist, wenn
die durch den Gießvorgang hervorgerufene Kraft, das in die Form eingespritzte Metall,
die Gießform zu öffnen strebt. Bisher wurde versucht, diesem übelstand dadurch zu
begegnen, daßentweder die Bewegung des Schieberventils verlangsamt oder die Entfernung
der ,überwachten und zum Druckverstärker bzw. zu dem Preßzylinder führenden Kanäle
vergrößert wurde. Die erste Maßnahme ist mit größeren Drosselverlusten und verzögertem
Verlauf der Arbeitsbewegungen verbunden, während der zweiter Maßnahme durch die
in der praktischen Ausführung anwendbaren Abmessungen so enge Grenzen gesetzt sind,
daß der beabsichtigte Zweck nicht erreicht werden kann.
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Diese Nachteile werden gemäß der Enindun
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behoben, daß das die ArbeitsiIüssi,;lceit steuernde Kolbenschieberventil den der
Steuerung des ersten der beiden in zeitlich bestimmter Aufeinanderfolge zu bewegenden
Kolben zugehörigen Hubweg schnell, den anschließenden Hubweg entsprechend der gewünschten
Vorlaufzeit mit regelbar verringerter Geschwindigkeit und den hierauf folgenden,
der Steuerung des zweiten Kolbens zugehörigen Hubweg -wieder schnell durchläuft.
Zwischen die beiden schnellen Steuerbeit-egungen des Schieberventils ist also eine
langsamere Bewegung mit nach Bedarf einstellbarer Geschwindigkeit eingeschaltet,
deren Dauer der Vorlaufzeit entspricht, d. h. jener Zeitspanne, uni welche das Druckwasser
gesetzmäßig später in den Preßzylinder gelangen muß als in den Druckverstärker.
Vorteilhaft -werden zu diesem Zweck im Steuerzylinder des Schieberventils Kanäle
mit einstellbarer Drosselung angeordnet und in dem diesen Teil des Zylinders steuernden
Teil des Kolbenschiebers gleichfalls ein Kanal vorgesehen, der den Raum zwischen
den beiden Steuerkanten des Kolbens mit dem über diesem befindlichen Zylinderraum
verbindet. Durch einen weiteren Hilfskanal im untersten Teil des Schieberventils
kann ferner eine verlangsamte Einstellbewegung des Preßkolbens sichergestellt ---erden.
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Es ist eine hydraulische Steuervorrichtung für eine Mehrzahl. von
nacheinander auszuführenden Arbeitsgängen bei selbsttätig arbeitenden Maschinen
bekannt, bei welcher der die verschiedenen Arbeitszylinder nacheinander an die Hauptdruckmittelleitung
:anschließende Steucrkolben von einem Abzweigstrom des jeweils arbeitsleistenden
Druckmittelstromes über regelbare Drosselvorrichtungen verstellt wird. Aber auch
diese Steuerung hat den Nachteil., daß erhebliche Drosselverluste und ein verzögerter
Ablauf d?r Arbeitsbewegung eintreten, die durch die Erfindung vermieden -werden
sollen. .
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Ein Ausführungsbeispiel, einer zur Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung geeigneten Preßgießmaschine ist in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt chematisch die Gesamtanordnung. Fig. z; 3 und 4. zeigen
das hilfsgesteuerte Schieberventil mit den von -ihn@ überwachten Kanalanschlüssen
in vergrößertem Maßstab und in verschiedenen Stellungen.
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Fig.5 zeigt eine andere Ausführungsform des Schieberventils, Fig.
6 einen Schnitt nach der Linie a-b der zig. 5.
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Es bedeuten: A den Schließzylinder, B1 den Zylinder und B. den Kolben
des mit ihm verbundenen Druckverstärkers, Cl den Preßzylindei, C. den Preßkolben,
D- einen zur Steu-jrung des Schließzylinders dienende Steuervorrichtung bekannter
Bauart mit eingebautem Rückschlagventil i, E eine zum Betätigen des Schieberventils
benutzte Hilfsvorrichtung mit zwei Ventilen bekannter Bauart und F das Gehäuse für
das Schieberventil.
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In den Raum H des Schließzylinders A wird durch Betätigen der Steuervorrichtung
L? Druckflüssigkeit eingeleitet. Der Raum J des Schließzylinders A steht unter stetigem
Druck des Druckspeichers. Der Kolben G vermag daher die an ihm befestigte Formhälfte
K auf die unbewegliche Formhälfte L aufzusetzen.
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Der Kolben Q des Schieberventils hat größeren Querschnitt, als jede
der beiden Sitzflächen des Kolbens O. Ist der Raum N mit Druckflüssigkeit angefüllt,
so wird der Kolben O gegen seinen unteren Sitz All gedrückt, wodurch der Zutritt
von Druckwasser durch P vom Druckspeicher her versperrt ist (Fig. r und Die Hilfssteuervorrichtung
E ist mit ihren Kanälen mit den Kanälen des Gehäuses F für das Schieberventil und
mit dem hydraulischen System der Maschine verbunden. Durch Niederdrücken des FußhebelslL1
-wird das Ventil e gehoben und das Ventil 3 durch das Druckwasser .auf seinen Sitz
niedergedrückt. Dadurch werden der Raum A7 im Gehäuse F durch den Kanal S und die
LeitungA., mit dem Abfluß verbunden, und die Kolben O und Q des Schieberventils
bewegen sich unter dem Druck des bei P eintretenden Druckwassers in der Richtung
des eingezeichneten Pfeiles.
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Die Bewegung des Schieberventils kann mit ungeminderter Geschwindigkeit
so lange vor sich gehen, bis die Kante R des Kolbens Q den Kanal. S verschließt.
Ist der Kolben Q in diese Lage gekommen (Fig. 3), so hat die Kante T des Kolbens
O den Kanal U vollständig freigegeben, durch welchen über die anschließende LeitungV
dem DruckverstärkerBl, B= unbehindert Druckflüssigkeit zugeführt -wird. Bevor die
Kante T den Kanal U zu öffnen beginnt, hat die Kante Al des Kolbens 0 den
Kanal A5 überfahren und abgeschlossen, so daß dessen Verbindung über den Raum A,,,
mit dem Abflußkanal A,; unterbrochen ist.
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Im Raum H des Schließzylinders .1 entsteht daher durch die Wirkung
des Druckverstärkers ein hoher Druck, der die für den Gießvorgang erwünschte Formenscldießkraft
hervorruft. Im weiteren Verlaufe der Bewegung des Schieberventils kann Druckflüssigkeit
aus dem Raume N nur über den Kanal. W1 und das einstellbare Drosselventil X nach
dem Kanal W. entweichen, da durch die Leitung A3 über das geschlossene Ventil 3
der Hilf ssteuervorrichtung E kein Wasser abströmen kann. Der Kolben 0 des Schieberventils
kann sich
daher nur mit einer durch den in X eingestellten Durchlaß
festgelegten verringerten Geschwindigkeit bewegen. Diese Geschwindigkeit bleibt
so lange erhalten, bis die Kante Y des Kolbens Q den Kanal S wieder freigibt, wobei
die Kante T des Kolbens O die Kante Z des Kanals A2. noch nicht erreicht hat. Sobald
die Kante Y des Kolbens Q den Kanal S freigibt, kann die Flüssigkeit .aus dem Raume
N oberhalb des Schieberventils wieder ungehindert durch die Bohrungen A1 im Kolben
Q und den Ringraum A$ .sowie Kanal S und Leitung A9 abströmen. Der Kolben 0 bewegt
sich daher unter dem Druck des Druck"vassers wieder mit ungeminderter Schnelligkeit
weiter, bis -er auf seinem oberen Sitz A12 aufsitzt (Fig, q.), wobei die Kante T
den Kanal A2 freigegeben hat und Druckwasser in den Preßzylinder C eintritt, um
den Gießvorgang durchzuführen.
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Beim Heben des Fußhebels !Y7 an der Hilfssteuervorrichtung E erhält
der Raum N über dem Schieberventil Druckwasser durch die Leitung A3, das auf den
Kolben Q des Schieberventils einwirkt und den Kolben 0 mit voller Geschwindigkeit
auf seinen unteren Sitz All preßt (Fig. i und 2). Damit ist jedoch die Zufuhr von
Druckwasser in den Preßzylinder und Druckverstärker gesperrt und deren Verbindung
mit dem Abflußkanal A3 über die Leitung Al., Kanäle A7, A5 und Ringraum Alp bzw.
über die Leitung V, Ringraum A13, Kanäle ,A2, A7, A5 und Ringraum ,410 hergestellt.
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Statt der in dem Ausführungsbeispiel für Preßgießmaschinen gezeigten
DruckverstärkerzyJinder und Preßzylinder können in gleicher Weise auch andere Arbeitszylinder
gesteuert werden, deren mit Flüssigkeitsdruck betriebene Kolben in zeitlich bestimmter
Abhängigkeit voneinander bewegt werden sollen.
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Bei Spritz- und Preßgießmaschinen erhält der Preßkolben mit den seine
Bewegung teilenden Massen auf dem Wege aus seiner Ruhelage bis zum Auftreffen auf
das Preßgut, von welchem Augenblick an @er diesem seine Druckwirkung erst mitteilen
kann, eine hohe Geschwindigkeit und damit verbundene kinetische Energie, die sich
im Augenblick des Beginnes der Preßdruckwirkung als eine sehr unerwünschte Steigerung
des spezifischen Druckes im Preßgut äußert. Dies kann in vielen Fällen ein Öffnen
der Gießform zur Folge haben. Um diesen Übelstand zu vermeiden, bringt man daher
den Preßkolben zunächst mit möglichst kleiner Geschwindigkeit an das Preßgut heran
(Anstellbewegung des Preßkolbens) und läßt ihn erst von diesein Augenblick an seineeigentliche
Arbeitsbewegung ausführen, die unter hohem Arbeitsdruck und mit einer den Erfordernissen
angepaßten Geschwindigkeit vor sich geht.
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Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Schieberventils, die @es
ermöglicht, dem Preßkolben diese langsame Anstellbewegung zuerteilen. Zu diesem
Zweck besitzt der Steuerkolben O in seinem unteren Steuerteil eine Durchlaßrille
A15 von verhältnismäßig kleinem Querschnitt. In jener Lage des Schieberventils,
in welcher bereits der Zufluß von Druckwasser in den Druckverstärker gestattet ist
(Fig.3), wird daher das Druckwasser auch durch die Durchlaßrille A15, wenngleich
in dieser in hohem Maße gedrosselt, über den Kanal A2, Kanal A7 und Leitung Ail
in den Preßzylinder Cl gelangen und den Preßkolben C2 mit geringerer Kraft und verlangsamter
Anstellgeschwindigkeit bewegen. Dies erfolgt so lange, bis das Schieberventil die
in Fig. q. gezeichnete Stellung erreicht bzw. der Kolben O des Schieberventils den
Kanal A2 für den unbehinderten Durchtritt des Druckwassers freigegeben hat.